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I：CH4(g) + H2O (g) ＝CO(g) + 3H2(g) △H ＝+206.0 kJ/mol
II：CO (g) + 2H2 (g) ＝ CH3OH (g) △H ＝—129.0 kJ/mol
（1）CH4(g)与H2O(g)反应生成CH3OH (g)和H2(g)的热化学方程式为_______________。
（2）将1.0 mol CH4和2.0 mol H2O(g)通入容积为100 L的反应室，在一定条件下发生反应I，测得在一定的压强下CH4的转化率与温度的关系如图
②100℃时反应I的平衡常数为__________。
（3）在压强为0.1 MPa、温度为300℃条件下，将a mol CO与 3a mol H2的混合气体在催化剂作用下发生反应II生成甲醇，平衡后将容器的容积压缩到原来的1/2，其他条件不变，对平衡体系产生的影响是________(填字母序号)。
A．c (H2)减少
B．正反应速率加快，逆反应速率减慢
C．CH3OH 的物质的量增加
D．重新平衡c ( H2)/ c(CH3OH )减小
E．平衡常数K增大
（4）工业上利用甲醇制备氢气的常用方法有两种：
①甲醇蒸汽重整法。该法中的一个主要反应为CH3OH(g)
CO(g)＋2H2(g)，此反应能自发进行的原因是___________________。 ②甲醇部分氧化法。在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂时原料气比例对反应的选择性（选择性越大，表示生成的该物质越多）影响关系如图所示。则当n(O2)/n(CH3OH)＝0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为_________________；
① 写出阳极电极反应式_______________。
② 写出除去甲醇的离子方程式_________________。
（1）我们常用的一种甲醇燃料电池，是以甲醇与氧气的反应为原理设计的，其电解质溶液是KOH溶液。写出该电池负极的电极反应式_______________。
（2）下图为常用笔记本电脑所用甲醇质子交换膜燃料电池的结构示意图。该装置中________（填“a”或“b”）为电池的正极， 已知任何反应都具有一定的可逆性。该甲醇质子交换膜燃料电池在实际工作中，各反应物、生成物均以气态的形式存在且反应也具有一定可逆性，即其反应原理可表示为 2CH3OH（g）＋3O2（g）
2CO2（g）＋4H2O（g），试写出该条件下反应的平衡常数（K）___________ ； 在电脑的使用过程中，电池的温度往往因为各种原因会升高，试判断温度升高时该反应的平衡常数（K）____________（填增大、减小、不变），其反应的正反应速率 ___________（填增大、减小、不变）；温度升高_________（填有利或不利于）电池将化学能转化为电能。 
①2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－1 275.6 kJ·mol－1
②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝－566.0 kJ·mol－1
③H2O(g)===H2O(l) ΔH3＝－44.0 kJ·mol－1
写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式：__________。
II：某温度下，向密闭容器中充入2.0 mol CO和1.0mol H2O，发生反应：
CO（g）+H2O（g）
CO2（g）+H2（g）。 CO的转化率随时间变化关系如图，回答下列问题：
A．该反应的反应物混合后很不稳定
B．该反应一旦发生将在很短的时间内完成
C．该反应体系达到平衡时至少有一种反应物的百分含量很小
D．该反应一定是放热反应
E．该反应使用催化剂意义不大
（5）t2时刻向平衡体系中再通入1.0 mol H2O（g），t3时刻重新建立平衡，请在原坐标图中将改变这一条件后CO的转化率的变化趋势表示出来，必须注明再次建立平衡后CO的转化率。
（12分）车载甲醇质子交换膜燃料电池（PEMFC)将甲醇蒸气转化为氢气的工 艺有两种：（1）水蒸气变换（重整）法；（2）空气氧化法。两种工艺都得 到副产品CO。
1．分别写出这两种工艺的化学方程式，通过计算，说明这两种工艺的优缺点。有关资料（298 .15K）列于表3。
表3 物质的热力学数据
物质 | ΔfHm | Sm |
CH3OH（g） | -200.66 | 239.81 |
CO2（g） | -393.51 | 213.64 |
CO（g） | -110.52 | 197.91 |
H2O（g） | -241.82 | 188.83 |
H2 （g） | 0 | 130.59 |
/J?K-1?mol-12．上述两种工艺产生的少量CO会吸附在燃料电池的Pt或其他贵金属催化剂表面，阻碍H2的吸附和电氧化，引起燃料电池放电性能急剧下降，为此，开发了除去CO的方法。现有一组实验结果（500K）如表4。
表中PCO、PO2 分别为CO和O2的分压；rco为以每秒每个催化剂Ru活性位上所消耗的CO分子数表示的CO的氧化速率。（1）求催化剂Ru上CO氧化反应分别对CO和O2的反应级数（取整数），写出 速率方程。（2）固体Ru表面具有吸附气体分子的能力，但是气体分子只有碰到空活性位才可能发生吸附作用。当已吸附分子的热运动的动能足以克服固体引力场的势垒时，才能脱附，重新回到气相。假设CO和O2的吸附与脱附互不影响，并且表面是均匀的，以θ表示气体分子覆盖活性位的百分数（覆盖度），则气体的吸附速率与气体的压力成正比，也与固体表面的空活性位数成正比。研究提出CO在Ru上的氧化反应的一种机理如下：
其中kco,ads、 kco,des分别为CO在Ru的活性位上的吸附速率常数和脱附速率常数，ko2,ads为O2在Ru的活性位上的吸附速率常数。M表示Ru催化剂表面上的活性位。CO在Ru表面活性位上的吸附比O2的吸附强得多。试根据上述反应机理推导CO在催化剂Ru表面上氧化反应的速率方程（不考虑O2的脱附；也不考虑产物CO2的吸附），并与实验结果比较。
3．有关物质的热力学函数（298．15 K）如表5。
表5 物质的热力学数据
物质 | ΔfHm | Sm |
H2 （g） | 0 | 130.59 |
O2（g） | 0 | 205.03 |
H2O （g） | -241.82 | 188.83 |
H2O （l） | -285.84 | 69.94 |
在373.15K，100kPa下，水的蒸发焓Δvap Hm
=40.64kJ?mol-1，在298.15～3
73.15K间水的等压热容为75.6 J?K-1?mol-1。（1）将上述工艺得到的富氢气体作为质子交换膜燃料电池的燃料。燃料电池的理论效率是指电池所能做的最大电功相对于燃料反应焓变的效率。在298.15K，100 kPa下，当1 molH2燃烧分别生成H2O（l) 和 H2O（g)时，计算燃料电池工作的理论效率，并分析两者存在差别的原因。（2）若燃料电池在473.15 K、100 kPa下工作，其理论效率又为多少（可忽略焓 变和嫡变随温度的变化）？（3）说明（1）和（2）中的同一反应有不同理论效率的原因。
查看习题详情和答案>>（1）处理NOx的一种方法是利用甲烷催化还原NOx．已知：
CH4（g）+4NO2（g）═4NO（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-574kJ?mol-1
CH4（g）+4NO（g）═2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）△H=-1160kJ?mol-1
则甲烷直接将NO2还原为N2的热化学方程式为
（2）降低汽车尾气的方法之一是在排气管上安装催化转化器，发生如下反应：
2NO（g）+2CO（g）?N2（g）+2CO2（g）；△H＜0．
该反应的化学平衡常数表达式为K=
| c(N2)?c2(CO2) |
| c2(CO)?c2(NO) |
| c(N2)?c2(CO2) |
| c2(CO)?c2(NO) |
①加入催化剂 ②降低温度 ③缩小容器体积 ④增加CO2的量
（3）利用Fe2+、Fe3+的催化作用，常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理（总反应为2SO2+O2+2H2O═2H2SO4）．已知，含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为
（4）肼（N2H4）用亚硝酸氧化可生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977．写出肼与亚硝酸反应的化学方程式
（5）如图2所示装置可用于制备N2O5，则N2O5在电解池的
（14分）合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
合成氨是人类研究的重要课题，目前工业合成氨的原理为：
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）△H=-93.0kJ?mol-1，在3个2L的密闭容器中，使用相同的催化剂，按不同方式投入反应物，分别进行反应：
相持恒温、恒容，测的反应达到平衡时关系数据如下：
| 容器 | 甲 | 乙 | 丙 |
| 反应物投入量 | 3molH2、2molN2 | 6molH2、4molN2 | 2mol NH3 |
| 达到平衡的时间/min | | 6 | 8 |
| 平衡时 N2的体积密度 | C1 | 1.5 | |
| 混合气体密度/g·L-1 |  |  | |
| 平衡常数/ L2·mol-2 | K甲 | K乙 | K丙 |
a.容器内H2、N2、NH3的浓度只比为1：3：2 b.容器内压强保持不变
c.
d.混合气体的密度保持不变e.混合气体的平均相对分子质量不变
（2）容器乙中反应从开始到达平衡的反应速度为
= （3）在该温度下甲容器中反应的平衡常数K （用含C1的代数式表示）
（4）分析上表数据，下列关系正确的是 （填序号）：
a.
b.氮气的转化率：
c. 
d.
（5）另据报道，常温、常压下，N2在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应，生成NH3和O2。已知：H2的燃烧热△H=-286KJ/mol，则由次原理制NH3反应的热化学方程式为
（6）希腊阿里斯多德大学的George Mamellos和Michacl Stoukides,发明了一种合成氨的新方法，在常压下，把氢气和用氨气稀释的氮气分别通入一个加热到
的电解池，李勇能通过的氢离子的多孔陶瓷固体作电解质，氢气和氮气在电极上合成了氨，转化率达到78%，在电解法合成氨的过程中，应将N2不断地通入 极，该电极反应式为 。
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